采用鍋爐尾氣中的二氧化碳生產(chǎn)碳酸氫氨的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了采用鍋爐尾氣中的二氧化碳生產(chǎn)碳酸氫氨的方法，其包括以下步驟：將煤粉通過粉煤燃燒器噴入流化床鍋爐燃燒室內(nèi)形成流化燃燒；通過循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)抽取適量流化床鍋爐排出的煙氣，并混入氧氣后與空氣鼓風(fēng)機(jī)出口空氣混合，作為流化床鍋爐的助燃?xì)怏w；空氣鼓風(fēng)機(jī)的壓縮空氣量隨循環(huán)煙氣量進(jìn)行匹配調(diào)節(jié)；當(dāng)通過調(diào)整循環(huán)量及加氧量調(diào)整流化床鍋爐排出的煙氣中的CO2濃度大于等于客戶可利用的濃度時(shí)，剩余的煙氣進(jìn)行脫硫等處理和壓縮后進(jìn)入碳酸氫氨的生產(chǎn)流程。
【專利說(shuō)明】
采用鍋爐尾氣中的二氧化碳生產(chǎn)碳酸氫氨的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及生產(chǎn)碳酸氫氨的生產(chǎn)方法，具體涉及一種采用鍋爐尾氣中的二氧化碳生產(chǎn)碳酸氫氨的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸氫銨生產(chǎn)需要消耗大量C02，但是由于天然氣化工廠設(shè)備匹配度影響無(wú)法通過工藝氣體提供足夠的C02，天然氣化工廠很多時(shí)候需要采購(gòu)C02產(chǎn)品或者設(shè)置大規(guī)模的C02液化存儲(chǔ)裝置以及氣化裝置以滿足生產(chǎn)中對(duì)C02產(chǎn)品的需求。
[0003]常規(guī)噴煤鍋爐及天然氣鍋爐產(chǎn)生的煙氣中含有大量濃度為10%左右的C02，由于濃度較低不能直接應(yīng)用到碳酸氫銨生產(chǎn)流程，只能作為廢氣外排。鍋爐燃燒通常采用空氣助燃的方式，而空氣中有高達(dá)78%的氮?dú)?，因此在能源有效利用及環(huán)境保護(hù)方面有如下問題:
1、由于空氣中不參加反應(yīng)的氮?dú)夂扛?，使煙氣中有大量的氮?dú)猓m然經(jīng)過換熱，但依然帶走一部分熱量，降低了煤的熱利用率;2、由于煙氣中含有大量的氮，增加了煙氣量，使煙氣處理量增加，加大了煙氣處理成本;3、由于煙氣中含有大量的氮，使煙氣中的C02含量較低，一般為10-13%，不能有效利用于后續(xù)二氧化碳回收。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的采用鍋爐尾氣中的二氧化碳生產(chǎn)碳酸氫氨的方法通過向循環(huán)抽取的煙氣中通入氧氣以提高鍋爐產(chǎn)生的煙氣中的二氧化碳含量，以達(dá)到直接利用含有高濃度二氧化碳的煙氣進(jìn)行碳酸氫氨生產(chǎn)的目的。
[0005]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
提高一種采用鍋爐尾氣中的二氧化碳生產(chǎn)碳酸氫氨的方法，其包括以下步驟:
將煤粉通過粉煤燃燒器噴入循環(huán)流化床鍋爐燃燒室內(nèi)形成流化燃燒；
通過循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)抽取流化床鍋爐排出的煙氣，并混入氧氣之后與空氣鼓風(fēng)機(jī)出口的空氣混合作為流化床鍋爐的助燃?xì)怏w；
當(dāng)通過調(diào)整循環(huán)量及加氧量調(diào)整流化床鍋爐排出的煙氣中的CO2濃度大于等于15%時(shí)，將剩余的煙氣進(jìn)行脫硫等處理和壓縮后進(jìn)行碳酸氫氨的生產(chǎn)。
[0006]本發(fā)明的有益效果為:通過向循環(huán)抽取的鍋爐煙氣中通入氧氣以提高鍋爐產(chǎn)生的煙氣中的二氧化碳含量，以達(dá)到直接利用含有高濃度二氧化碳的煙氣進(jìn)行碳酸氫氨生產(chǎn)的目的；通過通入氧氣能夠降低助燃?xì)怏w中氮?dú)獗壤?，提高煙氣中CO2含量，達(dá)到碳酸氫氨生產(chǎn)可以利用的純度，提高可利用物質(zhì)的回收價(jià)值，降低了碳酸氫氨生產(chǎn)過程需要外購(gòu)0)2的生產(chǎn)成本。
[0007]同時(shí)還可以減少煙氣量，提高燃料利用效率，減少煙氣處理量，降低處理成本，降低或消除最終排放氣體中的二氧化碳;利用富氧鍋爐技術(shù)使天然氣化工廠的噴煤循環(huán)流化床鍋爐為后續(xù)的尿素或三胺化肥生產(chǎn)流程提供可調(diào)濃度0)2產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)噴煤循環(huán)流化床鍋鍋爐煙氣零排放、完全滿足尿素、三胺化肥生產(chǎn)中CO2需求，使天然氣化工在環(huán)保、節(jié)能減排上達(dá)到一個(gè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為采用鍋爐尾氣中的二氧化碳生產(chǎn)碳酸氫氨的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實(shí)施方式】的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
[0010]參考圖1，該采用鍋爐尾氣中的二氧化碳生產(chǎn)碳酸氫氨的方法包括以下步驟:
將煤粉通過粉煤燃燒器噴入循環(huán)流化床鍋爐燃燒室內(nèi)形成流化燃燒；
通過循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)抽取流化床鍋爐排出的煙氣，并混入氧氣之后與空氣鼓風(fēng)機(jī)出口的空氣混合作為流化床鍋爐的助燃?xì)怏w；
當(dāng)通過調(diào)整循環(huán)量及加氧量調(diào)整流化床鍋爐排出的煙氣中的CO2濃度大于等于客戶需求濃度15%時(shí)，將剩余的煙氣進(jìn)行脫硫等處理和壓縮后進(jìn)行碳酸氫氨的生產(chǎn)。
[0011 ]在對(duì)流化床鍋爐排出的煙氣中的CO2濃度進(jìn)行調(diào)整時(shí)，濃度一般控制在15%?30%范圍內(nèi)時(shí)，采用整流化床鍋爐排出的煙氣中的CO2進(jìn)行碳酸氫氨的生產(chǎn)是最節(jié)約成本的，當(dāng)排出的煙氣中的CO2濃度高于30%時(shí)，其生產(chǎn)成本會(huì)大幅度的提高，而排出的煙氣中的CO2濃度低于15%時(shí)，達(dá)不到碳酸氫氨的生產(chǎn)時(shí)對(duì)CO2的要求，則沒有利用價(jià)值。
[0012]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在進(jìn)行碳酸氫氨生產(chǎn)時(shí)，從富氧操作時(shí)生產(chǎn)成本的考慮，將流化床鍋爐排出的煙氣中的CO2濃度最好是控制在25%?30%時(shí)再進(jìn)行碳酸氫氨的生產(chǎn)；當(dāng)流化床鍋爐排出的煙氣中的CO2濃度大于等于25%時(shí)，優(yōu)選進(jìn)入循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)和碳酸氫氨生產(chǎn)流程的煙氣各一半時(shí)，效果最佳。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在混入氧氣作為循環(huán)流化床鍋爐的助燃?xì)怏w時(shí)采用兩次混氧操作:第一次混氧操作是將氧氣與抽取的煙氣按1:4?8的流量比進(jìn)行混合，第二次混氧操作是向混合氣體加入空氣，直至助燃?xì)怏w的壓力等于循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的壓力。氧氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮至壓力為0.15MPa?0.25MPa進(jìn)入調(diào)節(jié)系統(tǒng)與抽取的煙氣混合。
[0014]由于氧氣與循環(huán)煙氣流量比為1:4?8，循環(huán)煙氣溫度為150°C左右，為了保證良好的混合效果，第一次混氧操作時(shí)采用Cr0SS_mixer插入式逆流混合器進(jìn)行稀釋混合，通過30-30-30角度雙層交叉分布進(jìn)行多次稀釋混合以保證混合時(shí)的安全性。
[0015]第二次混氧操作采用壓差模糊混合方式，基于壓差模糊混合，通過安裝位置保證第一次混氧操作完成后的混合氣體作為主氣體實(shí)現(xiàn)最小的吸入壓差，第二次混氧操作利用空氣引風(fēng)機(jī)自有吸力將外圍的空氣作為補(bǔ)充助燃劑吸入，將主吸入與次吸入的壓差通過管道阻力設(shè)計(jì)為30Pa的壓差。
[0016]以典型工況為例子:為保證流化床工況流化床鍋爐內(nèi)氣體流量要求為16831Nm3/H，循環(huán)燃燒加入氧氣后一次混合氣體量為9039Nm3/H(其中循環(huán)煙氣量為7578Nm3/H，純氧量為1460Nm3/H)，補(bǔ)充空氣吸入量為7792Nm3/H，兩次混合后的混合氣體總量依然為16831Nm3/H(利用空氣引風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力變化不大的原理)，其中第一次混氧操作由于吸入阻力最小，首先被空氣引風(fēng)機(jī)吸入，第二次混氧操作混入的空氣在空氣引風(fēng)機(jī)進(jìn)口負(fù)壓的作用下吸入補(bǔ)充。
[0017]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，將剩余的煙氣進(jìn)行脫硫處理和壓縮處理后進(jìn)行碳酸氫氨的生產(chǎn)進(jìn)一步包括:
將剩余的煙氣送入堿洗脫硫塔進(jìn)行脫硫處理后，進(jìn)入第一煙氣壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮處理；經(jīng)壓縮處理后的煙氣進(jìn)行除塵和二次脫硫處理后送入第二煙氣壓縮機(jī)升壓至0.7MPa，之后作為原料氣送入碳酸氫銨合成系統(tǒng)進(jìn)行碳酸氫氨的生產(chǎn)。
[0018]堿洗脫硫塔能夠?qū)M(jìn)入堿洗脫硫塔進(jìn)行碳酸氫氨生產(chǎn)的煙氣中的S02進(jìn)行清洗，避免在第一煙氣壓縮機(jī)的壓縮過程中導(dǎo)致S02腐蝕性液體析出，經(jīng)堿洗脫硫塔進(jìn)行脫硫處理后，煙氣中的S02得到大幅度地降低，煙氣的體積和流速也明顯降低，高濃度低流速的含S02煙氣與堿洗液接觸后，脫硫效率從原來(lái)的74%提高到94%。
[0019]堿洗脫硫塔通過其上部設(shè)置的堿洗液體分布器對(duì)堿液進(jìn)行分布，這樣設(shè)置后可以降低煙氣出口堿洗脫硫塔后的溫度，較低的煙氣溫度可以提高第一煙氣壓縮機(jī)的效率，基于理想氣體方程，溫度降低后工況密度增加，第一煙氣壓縮機(jī)流量增加，從而降低能耗并且遠(yuǎn)離喘振區(qū)間。
[0020]本方案中的第一煙氣壓縮機(jī)和第二煙氣壓縮機(jī)均采用透平壓縮機(jī)；由于透平壓縮機(jī)基于等溫壓縮，降低煙氣進(jìn)口溫度，煙氣壓縮機(jī)單耗大幅降低，從原來(lái)的0.12kw/Nm3可降低到0.09kw/Nm3。
[0021]在第一煙氣壓縮機(jī)進(jìn)口前設(shè)置有調(diào)節(jié)第一煙氣壓縮機(jī)抽取煙氣量的壓力調(diào)節(jié)蝶閥；當(dāng)?shù)谝粺煔鈮嚎s機(jī)抽取量過大，或者由于流化床鍋爐生產(chǎn)調(diào)整出現(xiàn)流化床鍋爐出口壓力負(fù)壓時(shí)，通過調(diào)整壓力調(diào)節(jié)蝶閥可以減少第一煙氣壓縮機(jī)的抽取量以保證流化床鍋爐以及循環(huán)煙氣壓力穩(wěn)定。
[0022]在第一煙氣壓縮機(jī)進(jìn)口與出口之間設(shè)置有旁路調(diào)節(jié)閥；為了避免壓力調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時(shí)導(dǎo)致煙氣壓縮機(jī)喘振，設(shè)置的旁路調(diào)節(jié)閥能夠?qū)煔鈮嚎s及使出口與進(jìn)口聯(lián)通。
[0023]綜上所述，加入氧氣后，減少了助燃?xì)怏w中的氮?dú)?，減少了尾氣量，減少了尾氣帶走的熱量，提高了燃料利用率;減少進(jìn)入鍋爐的助燃?xì)怏w空氣中氮含量，提高尾氣中的水、C02含量，提高了尾氣的熱輻射能力。由于尾氣減少，后處理系統(tǒng)負(fù)荷減低，提高了氮氧化合物脫除的效果;通過對(duì)加氧量及循環(huán)量控制，調(diào)節(jié)尾氣中的C02含量，達(dá)到可利用的濃度，滿足三胺、尿素可利用的濃度，最終減少或消除尾氣排放量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.采用鍋爐尾氣中的二氧化碳生產(chǎn)碳酸氫氨的方法，其特征在于，包括以下步驟: 將煤粉通過粉煤燃燒器噴入循環(huán)流化床鍋爐燃燒室內(nèi)形成流化燃燒； 通過循環(huán)煙氣風(fēng)機(jī)抽取流化床鍋爐排出的煙氣，并混入氧氣后與空氣鼓風(fēng)機(jī)出口的空氣混合作為流化床鍋爐的助燃?xì)怏w； 當(dāng)通過調(diào)整循環(huán)量及加氧量，調(diào)整流化床鍋爐排出的煙氣中的CO2濃度大于等15%時(shí)，將剩余的煙氣進(jìn)行脫硫等處理和壓縮后進(jìn)入碳酸氫氨的生產(chǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用鍋爐尾氣中的二氧化碳生產(chǎn)碳酸氫氨的方法，其特征在于，所述混入氧氣作為循環(huán)流化床鍋爐的助燃?xì)怏w時(shí)采用兩次混氧操作: 第一次混氧操作是將氧氣與抽取的煙氣按1:4?8的流量比進(jìn)行混合，第二次混氧操作是向混合氣體加入空氣，直至助燃?xì)怏w的壓力等于循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的壓力。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用鍋爐尾氣中的二氧化碳生產(chǎn)碳酸氫氨的方法，其特征在于，第一次混氧操作時(shí)采用插入式逆流混合器進(jìn)行稀釋混合，通過30-30-30角度雙層交叉分布進(jìn)行多次稀釋混合。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的采用鍋爐尾氣中的二氧化碳生產(chǎn)碳酸氫氨的方法，其特征在于，所述將剩余的煙氣進(jìn)行脫硫處理和壓縮處理后進(jìn)行碳酸氫氨的生產(chǎn)進(jìn)一步包括: 將剩余的煙氣送入堿洗脫硫塔進(jìn)行脫硫處理后，進(jìn)入第一煙氣壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮處理；經(jīng)壓縮處理后的煙氣進(jìn)行除塵和二次脫硫處理后送入第二煙氣壓縮機(jī)升壓至0.7MPa，作為原料氣送入碳酸氫銨合成系統(tǒng)進(jìn)行碳酸氫氨的生產(chǎn)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用鍋爐尾氣中的二氧化碳生產(chǎn)碳酸氫氨的方法，其特征在于，所述堿洗脫硫塔通過其上部設(shè)置的堿洗液體分布器對(duì)堿液進(jìn)行分布。
【文檔編號(hào)】C01C1/26GK105905923SQ201610241513
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月19日
【發(fā)明人】楊文輝, 周全華
【申請(qǐng)人】成都成鋼梅塞爾氣體產(chǎn)品有限公司